[实用新型]一种智能自决策熔池监测系统

说明书

本实用新型公开了一种智能自决策熔池监测系统，包括有前端感知模块、熔池图像处理模块、熔池状态分析模块、决策学习模块和控制模块。本实用新型设计熔池图像高动态范围图像所需同步获取的硬件图像采集设备，集成实现基于Fourier变换的从梯度重构图像方法，利用熔池深度特征所代表的熔池状态及焊接参数，以熔池状态为信号反馈，进行SAC强化学习，以最大化目标图像匹配度为目标，能够仿照人工焊接的试错经验学习，进行焊接操作策略与熔池状态环境交互的最优焊接策略学习，适用于不同参数环境下的熔焊质量控制的在线监测，能够执行最优焊接质量的焊接策略。

技术领域

本实用新型涉及焊接在线控制技术领域，具体涉及一种智能自决策熔池监测方法。

背景技术

焊接在现代工业制造生产中担当着不可或缺的角色，是一道重要的业务流程，焊接质量的评判对于整个焊接过程的控制也至关重要。一种有效的能够反映焊接质量的重要手段是通过焊接时熔池状态的判断，现有的表现熔池状态的信息多种多样，其中以无接触方式进行熔池状态感知的视觉信息能够直观、有效地反映焊接过程熔池状态，因此，基于视觉信息，采用视觉监控熔焊过程将会是未来的发展方向之一。

在焊接过程中，焊工通常需要根据熔池、电弧等状态信息依据以往经验来预估焊接质量，从而调整参数实现实时焊接控制，保证焊接质量。即焊工是经过长期的焊接作业中，通过焊接时熔池状态，与此熔池状态下焊接完成后焊接质量的好坏评估，经过不断调整策略形成一套经验，从而能够达到高级焊工能够通过观察熔池状态来预判焊接质量的水平。但在现代自动化、智能化工业制造的发展驱使下，智能自动的焊接设备将逐渐取代人工焊接，实现高效，稳定的增材制造的焊接作业。因此，焊接质量在线传感及智能控制领域急需一种智能的熔池监测系统，能够实现焊接机器人等自动焊接设备焊接过程中的熔池监测，及时根据熔池状态评估焊接质量，并调节参数实现焊接质量控制。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种智能自决策熔池监测系统。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种智能自决策熔池监测系统，包括有前端感知模块、熔池图像处理模块、熔池状态分析模块、决策学习模块和控制模块。

前端感知模块用于采集熔池中不同明暗图像信息并对其进行预处理。

熔池图像处理模块用于将采集处理的图像数据合成熔池高动态范围图像，以显示熔池亮度细节特征。

熔池状态分析模块用于对得到的熔池图像进行特征提取，获取熔池状态数据集形成输入参数，同时依据目标熔池状态给出焊机动作奖励刺激。

决策学习模块用于依据熔池状态及焊机参数输出执行策略，并接收熔池状态反馈奖励信号，自主评判对于输出焊接策略引起的熔池变化的优劣，执行在当前状态下能够产生最大价值的策略。

控制模块用于接收决策学习模块的控制策略，依据策略控制焊机执行相应焊接操作。

优选的，前端感知模块采用适用于熔池图像处理模块的硬件相机设备，该硬件相机设备包括有电源系统、时钟系统、保护系统、图像传感器和HDR图像信号处理器。

电源系统用于输出各级电压为硬件提供电源，通过开关电源或者低压差线性稳压电源输出各级电压，适配各个芯片的标准电平，并且满足上电和下电时序，保证各个硬件部分正常工作。

时钟系统为其他硬件部分提供内部时钟信号，作为片内各部件协调工作的控制信号。

保护系统用于保护硬件的损坏，主要功能为当硬件某部分发生短路或者内部芯片温度过高时通知HOST，采取相应的措施如：切断电源；停止芯片工作等来保护器件安全，等故障去除时重新回复正常工作。

图像传感器用于采集图像信息并将信息传输至HDR图像信号处理器。

HDR图像信号处理器用于合成熔池HDR图像以及进行高级降噪。